(57)【要約】【課題】光学結晶中を伝搬する光の広がりを抑えて変調光の損失を減少させることにより、電子デバイスが高密度に実装された微細領域で、高感度で高空間分解計測が可能なプローブ、光学結晶、プローブの製造方法及び光学結晶の製造方法を提供する。【解決手段】プローブは、レーザ光を用いるプローブであって、電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶１を有している。光学結晶１は、光伝搬領域１０の周りに少なくとも３つ以上の空隙ロッド２を設け、空隙ロッド２は、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が光伝播領域１０を伝播するレーザ光の広がりを抑制する距離になるように設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を用いるプローブであって、
電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶を有し、
前記光学結晶は、光伝搬領域の周りに少なくとも３つ以上の空隙ロッドを設け、
前記空隙ロッドは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が前記光伝播領域を伝播する前記レーザ光の広がりを抑制する距離になるように設けられることを特徴とするプローブ。
【請求項２】
前記空隙ロッドは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が、前記レーザ光の波長の０．７倍以上２．９倍以下になるように設けられることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
【請求項３】
前記空隙ロッドは、光伝播方向に延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
【請求項４】
前記空隙ロッドは、三角格子状に設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のプローブ。
【請求項５】
前記空隙ロッドは、前記光伝搬領域を中心とした正多角形あるいは円形の何れかの形状を成して形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のプローブ。
【請求項６】
前記正多角形あるいは円形の何れかの形状が、前記光伝搬領域を中心として相似形に複数設けられていることを特徴とする請求項５記載のプローブ。
【請求項７】
前記空隙ロッドは、隣接する全ての空隙ロッドとの中心間距離が等しいことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のプローブ。
【請求項８】
前記光学結晶は、光ファイバと接続されていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のプローブ。
【請求項９】
前記光学結晶は、底面に光反射膜が設けられていることを特徴とする請求項８記載のプローブ。
【請求項１０】
前記光学結晶は、底面と対向する面に光反射膜が設けられていることを特徴とする請求項８又は９に記載のプローブ。
【請求項１１】
前記光ファイバは、コアが端面付近で拡大する構造であることを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載のプローブ。
【請求項１２】
電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶であって、
光伝搬領域の周りに少なくとも３つ以上の空隙ロッドを有し、
前記空隙ロッドは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が前記光伝搬領域を伝搬する光の広がりを抑制する距離になるように設けられることを特徴とする光学結晶。
【請求項１３】
前記空隙ロッドは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が、前記光伝搬領域を伝搬する光の波長の０．７倍以上２．９倍以下になるように設けられることを特徴とする請求項１２記載の光学結晶。
【請求項１４】
前記空隙ロッドは、光伝播方向に延在していることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学結晶。
【請求項１５】
前記空隙ロッドは、三角格子状に設けられていることを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の光学結晶。
【請求項１６】
前記空隙ロッドは、前記光伝搬領域を中心とした正多角形あるいは円形の何れかの形状を成して形成されていることを特徴とする請求項１２から１４の何れか１項に記載の光学結晶。
【請求項１７】
前記正多角形あるいは円形の何れかの形状が、前記光伝搬領域を中心として相似形に複数設けられていることを特徴とする請求項１６記載の光学結晶。
【請求項１８】
前記空隙ロッドは、隣接する全ての空隙ロッドとの中心間距離が等しいことを特徴とする請求項１２から１７の何れか１項に記載の光学結晶。
【請求項１９】
前記光伝播方向と垂直な面の少なくとも１面に光反射膜を有していることを特徴とする請求項１２から１８の何れか１項に記載の光学結晶。
【請求項２０】
電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶の光伝搬領域の周りに、その中心間距離が前記光伝搬領域を伝搬する光の広がりを抑制する距離となるように少なくとも３つ以上の空隙ロッドを形成する空隙ロッド形成ステップを有することを特徴とするプローブの製造方法。
【請求項２１】
前記空隙ロッド形成ステップは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が、前記光伝搬領域を伝搬する光の波長の０．７倍以上２．９倍以下になるように前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項２０記載のプローブの製造方法。
【請求項２２】
前記空隙ロッド形成ステップは、レーザを用いて前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項２０又は２１に記載のプローブの製造方法。
【請求項２３】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記空隙ロッドを光伝播方向に延在するように形成することを特徴とする請求項２０から２２の何れか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項２４】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記空隙ロッドを三角格子状に形成することを特徴とする請求項２０から２３の何れか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項２５】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記光伝搬領域を中心とした正多角形あるいは円形の何れかの形状を成すように前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項２０から２３の何れか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項２６】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記正多角形あるいは円形の何れかの形状を、前記光伝搬領域を中心として相似形に複数設けることを特徴とする請求項２５記載のプローブの製造方法。
【請求項２７】
前記空隙ロッド形成ステップは、隣接する全ての空隙ロッドとの中心間距離が等しくなるように前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項２０から２６の何れか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項２８】
前記光学結晶を光ファイバと接続するステップを有することを特徴とする請求項２０から２７の何れか１項に記載のプローブの製造方法。
【請求項２９】
前記光学結晶の底面に光反射膜を形成するステップを有することを特徴とする請求項２８記載のプローブの製造方法。
【請求項３０】
前記光学結晶の底面と対向する面に光反射膜を形成するステップを有することを特徴とする請求項２８又は２９に記載のプローブの製造方法。
【請求項３１】
電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶の製造方法であって、
光伝搬領域の周りに、その中心間距離が前記光伝搬領域を伝搬する光の広がりを抑制する距離となるように少なくとも３つ以上の空隙ロッドを形成する空隙ロッド形成ステップを有することを特徴とする光学結晶の製造方法。
【請求項３２】
前記空隙ロッド形成ステップは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が、前記光伝搬領域を伝搬する光の波長の０．７倍以上２．９倍以下になるように前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項３１記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３３】
前記空隙ロッド形成ステップは、レーザを用いて前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項３１又は３２に記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３４】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記空隙ロッドを光伝播方向に延在するように形成することを特徴とする請求項３１から３３の何れか１項に記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３５】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記空隙ロッドを三角格子状に形成することを特徴とする請求項３１から３４の何れか１項に記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３６】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記光伝搬領域を中心とした正多角形あるいは円形の何れかの形状を成すように前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項３１から３４の何れか１項に記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３７】
前記空隙ロッド形成ステップは、前記正多角形あるいは円形の何れかの形状を、前記光伝搬領域を中心として相似形に複数設けることを特徴とする請求項３６記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３８】
前記空隙ロッド形成ステップは、隣接する全ての空隙ロッドとの中心間距離が等しくなるように前記空隙ロッドを形成することを特徴とする請求項３１から３７の何れか１項に記載の光学結晶の製造方法。
【請求項３９】
前記光伝播方向と垂直な面の少なくとも１面に光反射膜を形成するステップを有することを特徴とする請求項３１から３８の何れか１項に記載の光学結晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光と電気光学材料あるいは磁気光学材料を用いて電界あるいは磁界を計測するプローブ、光学結晶、プローブの製造方法及び光学結晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からレーザ光と電気光学（ＥＯ）材料あるいは磁気光学（ＭＯ）材料を用いて電界あるいは磁界を計測するプローブが存在し、それを活用したマイクロ波回路やアンテナの評価結果が報告されている（例えば、非特許文献１、２）。
【０００３】
プローブ装置はレーザ光源をはじめとする光計測機器とＥＯ／ＭＯ材料から成り、電界／磁界はレーザ光をこれらの材料に入射し、電界／磁界強度に応じて材料の屈折率が変化することを基本原理に計測される。この種のプローブ装置は、レーザ光源から出射された光が空間中を伝搬してＥＯ／ＭＯ材料に入射するタイプと光計測機器およびＥＯ／ＭＯ材料が全て光ファイバで接続され、レーザ光がファイバ中を伝搬して当該材料に入射するタイプに大別される。ＥＯ／ＭＯ材料を微小加工することにより微細な領域で高空間分解計測が可能になるため、このようなプローブは高密度実装された電子回路や部品の性能評価や、故障診断、あるいは電気設計に威力を発揮すると期待されている。
【０００４】
また、上記レーザ光と電気光学（ＥＯ）材料あるいは磁気光学（ＭＯ）材料を用いて電界あるいは磁界を計測するプローブの技術に関連して、例えば、ＥＯ結晶を用いた光透過型の光変調素子の技術が開示されている（例えば、特許文献１）。さらに、光ファイバの先端に集光用レンズとＭＯ結晶を形成した光反射型磁界プローブの技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
さらに、上記レーザ光とその先端に形成されたＥＯ／ＭＯ結晶から成るプローブの技術に関連して、光導波路に２次元フォトニック結晶構造を用いることで、伝播損失を抑える光透過型の光変調素子の技術も開示されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】再特ＷＯ２００４−１１１７１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１４８９号公報
【特許文献３】特開２００４−０３７５８７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】K. Yang, et al., "Electrooptic Mapping of Near-Field Distributions in Integrated Microwave Circuits", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 46, no. 12, pp. 2338-2343, 1998.
【非特許文献２】S. Wakana, et al., "Fiber-Edge Electrooptic／Magnetooptic Probe for Spectral-Domain Analysis of Electromagnetic Field", IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 48, no. 12, pp. 2611-2616, 2000.
【非特許文献３】S. Wakana, et al., "Study of the Crystal Size Effect on Spatial Resolution in Three-Dimensional Measurement of Fine Electromagnetic Field Distribution by Optical Probing", Jpn. J. Appl. Phys., vol. 42, no. 10, pp. 6637-6640, 2003.
【非特許文献４】J. D. Joannopoulos, et al., "Photonic crystals: putting a new twist on light", Nature, vol. 386, pp. 143-149, 1997.
【非特許文献５】P. Russell, et al., "Photonic Crystal Fibers", Science, vol. 299, pp. 358-362, 2003.
【非特許文献６】T. P. White, et al., "Confinement losses in microstructured optical fibers", Optics Lett, vol. 26, no. 21, pp. 1660-1662, 2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、光の伝播損失が多くなってしまうという問題があった。以下に、上記問題について、光ファイバとその先端に形成されたＥＯ／ＭＯ結晶から成るプローブ（例えば、非特許文献３）を例に挙げて、図１１に示す図を用いて具体的に説明する。
【０００９】
図示するように、レーザ光源から出射された光は、光ファイバのコア４を通ってＥＯ／ＭＯ結晶１に入射する。光はＥＯ／ＭＯ結晶１中を伝搬してＥＯ／ＭＯ結晶１の底面で反射した後、再びＥＯ／ＭＯ結晶１中を伝搬してコアに戻るが、このとき一往復する過程で外部電界／磁界による偏光変調を受けることで電界／磁界をセンシングすることができる。
【００１０】
しかし、図示するようにＥＯ／ＭＯ結晶１中を伝搬する光７は、ファイバ端面から広がりながらＥＯ／ＭＯ結晶底面に進む。そして、ＥＯ／ＭＯ結晶底面から再びコアに戻る過程で、ＥＯ／ＭＯ結晶１中を伝搬する光８は、図示するように更に広がってしまう。電界／磁界に対して感度を持つ光路の体積は、光がコアに戻る必要があることを考えると図中点線で示した部分となり、それはコア径とＥＯ／ＭＯ結晶厚がそれぞれ円の直径と高さとなる円柱と考えて差し支えない。従って、有感度領域９以外の光は偏光変調を受けた、いわば外部電界／磁界の情報を持った光であるにもかかわらず損失分となってしまい、センシングに寄与しないという問題があった。このような光の損失はプローブ感度を劣化させる原因となるため、その減少が高密度実装領域で微弱な信号やノイズの計測を行う上での課題となっていた。
【００１１】
また、上記特許文献３記載の技術でも伝播損失をある程度抑えることは可能であるが、特許文献３記載の技術はＥＯ結晶を用いたマッハツェンダ型の光変調素子に関するものである。すなわち、上記特許文献１又は特許文献２と組み合わせると、小型の透過型光変調素子又は光変調素子を設けた電界プローブを実現することができる。しかしながら、これらの技術では、電子デバイスが高密度に実装された微細領域で、高感度で高交換分解計測を十分に実現することができないという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような実情を鑑みてなされたものであり、光学結晶中を伝搬する光の広がりを抑えて変調光の損失を減少させることにより、電子デバイスが高密度に実装された微細領域で、高感度で高空間分解計測が可能なプローブ、光学結晶、プローブの製造方法及び光学結晶の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のプローブは、レーザ光を用いるプローブであって、電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶を有し、光学結晶は、光伝搬領域の周りに少なくとも３つ以上の空隙ロッドを設け、空隙ロッドは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が光伝播領域を伝播するレーザ光の広がりを抑制する距離になるように設けられることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光学結晶は、電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶であって、光伝搬領域の周りに少なくとも３つ以上の空隙ロッドを有し、空隙ロッドは、隣接する空隙ロッドとの中心間距離が光伝搬領域を伝搬する光の広がりを抑制する距離になるように設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明のプローブの製造方法は、電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶の光伝搬領域の周りに、その中心間距離が光伝搬領域を伝搬する光の広がりを抑制する距離となるように少なくとも３つ以上の空隙ロッドを形成する空隙ロッド形成ステップを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の光学結晶の製造方法は、電気光学材料及び磁気光学材料の何れかからなる光学結晶の製造方法であって、光伝搬領域の周りに、その中心間距離が光伝搬領域を伝搬する光の広がりを抑制する距離となるように少なくとも３つ以上の空隙ロッドを形成する空隙ロッド形成ステップを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学結晶中を伝搬する光の広がりを抑えることができ、変調光の損失を減少させるので、空間分解能を損なうことなく感度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る光学結晶の例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る光学結晶の例を示す上面図である。
【図３】本実施形態に係る光学結晶に設けられた空隙ロッドの例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る光学結晶に設けられた空隙ロッドの例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るプローブの例であって、光の伝搬領域の周りに複数の空隙ロッドが隣接する空隙ロッドの中心間距離が等しくなるように形成された光学結晶に光ファイバが接続される例を示す図である。
【図６】本実施形態に係るプローブの例であって、光学結晶の底面に光反射膜を設ける例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るプローブの例であって、光学結晶の底面とレーザ光が入射する表面にも光反射膜を設ける例を示す図である。
【図８】本実施形態に係るプローブの例であって、コア拡大型の光ファイバを用いる例を示す図である。
【図９】本実施形態に係る光学結晶に形成する空隙ロッドのうち、隣接する空隙ロッド間の距離を決める方法例を説明するためのバンド構造の概念図である。
【図１０】本実施形態に係る光学結晶に形成する空隙ロッドのうち、隣接する空隙ロッド間の距離を決める方法例を説明するための光学結晶の上面図である。
【図１１】光ファイバとその先端に形成されたＥＯ／ＭＯ結晶から成る非特許文献３のプローブにおいて、結晶中を光が伝搬する様子を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態の例について、図面を用いて詳細に説明する。尚、同様の構成には、同様の符号を付して説明は省略する。また、本実施形態では、光計測機器としてレーザ光を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００２０】
（実施形態１）
図１及び図２は、本実施形態に係るプローブのＥＯ／ＭＯ結晶１の例を示す斜視図及び上面図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るプローブのＥＯ／ＭＯ結晶１には、複数の空隙ロッド２が形成されている。
【００２１】
三角格子状を成すように設けられた複数の空隙ロッド２は、伝搬領域１０の周りを取り囲んでいる。ＥＯ／ＭＯ結晶上空から伝搬領域１０に入射したレーザ光はＥＯ／ＭＯ結晶内部で広がり、ＥＯ／ＭＯ結晶媒質と空隙ロッド２の界面で反射しながら入射面からその対向する面に向かって伝搬する。図２を参照すると、空隙ロッド２は、光の伝搬方向１０に延在している。また、ＥＯ／ＭＯ結晶１の対向する２面を貫通する空隙ロッド２は、光の伝搬領域１０を中心として囲む形で正六角形状に存在し、更にその外側にも空隙ロッド２が正六角形状に存在するように形成されている。
【００２２】
図１及び図２で示す例では、１つの空隙ロッドと該空隙ロッドの最も近くに設けられている空隙ロッドとの距離、すなわち隣接する空隙ロッド２の中心間距離は、全ての空隙ロッドにおいて等しく、レーザ光の波長と同程度である。隣接する空隙ロッド２の中心間距離につき具体的に述べる。図１及び図２のような複数の空隙ロッド２を、隣接する空隙ロッド２の中心間距離が等しくなるような配置にすることにより、ある特定の波長を持つ光は空隙ロッド２により跳ね返されて進むことができない。そのような波長は隣接する空隙ロッド２間距離と光の伝搬方向で決まり、下記式（１）で表される結晶学で言うところのブラッグの法則により導かれる。
【００２３】
２ｄ・ｓｉｎθ＝λ・・・式（１）
【００２４】
尚、上記式（１）のｄは隣接する空隙ロッド２の中心間距離を示している。また、θはレーザ光の入射角を、λはレーザ光の波長を示している。
【００２５】
ここで、レーザ光の入射角θとは、空隙ロッド２の長手方向と光の伝搬方向のなす角であるため、この式より例えば、隣接する空隙ロッド２の中心間距離の二倍の波長を持つ光は、空隙ロッド２の長手方向と垂直な方向には進むことができない。これは、θが９０度となるためである。しかし、ＥＯ／ＭＯ結晶上空から伝搬領域１０にレーザ光を入射した場合、ＥＯ／ＭＯ結晶１中の光は実際にはθ＝９０度とはならない。
【００２６】
上記式（１）からθが１０度となるように光を入射させれば、隣接する空隙ロッド２の中心間距離ｄを各々波長の２．９倍とすることにより光は空隙ロッド２により跳ね返されて進むことができず反射する。また、θが４５度となるように光を入射させれば、隣接する空隙ロッドの中心間距離ｄを各々波長の０．７倍とすることにより光は反射する。すなわち、光の波長と入射角を決めれば、上記式（１）から隣接する空隙ロッドの中心間距離を求めることにより、伝搬領域１０からの光の広がりを抑えることができる。光の入射角の範囲を１０〜４５度とすると、広がりを抑えるための隣接する空隙ロッドの中心間距離の範囲は波長の０．７〜２．９倍となる。
【００２７】
このように光の伝搬領域の周りに、隣接する空隙ロッド２の中心間距離が等しくなるように複数の空隙ロッドを設けることにより、光の伝搬に伴う広がりを抑えることができる。そのメカニズムは、いわゆるフォトニック結晶あるいはフォトニック結晶ファイバにおいて、特定の周波数と波長を持つ光が導波路中を広がることなく低損失で伝搬するメカニズムと同様である（例えば、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６）。ここで、フォトニック結晶あるいはフォトニック結晶ファイバは、光の波長と同程度の距離間隔で空隙が設けられることにより、導波路の外に広がることなく、光を伝搬できる。
【００２８】
本実施形態に係るプローブ例としては、上述したような構造のＥＯ／ＭＯ結晶１を電界／磁界検出素子として用いた電界プローブ、磁界プローブが挙げられる。
【００２９】
上記構造のＥＯ／ＭＯ結晶１をプローブとして用いるには、例えば比測定回路上にＥＯ／ＭＯ結晶１を配置し、レンズを使って絞ったレーザ光をＥＯ／ＭＯ結晶表面の伝搬領域１０に入射すればよい。ＥＯ／ＭＯ結晶１に対し透明な可視光、近赤外領域（０．５〜１０ミクロン）の波長のレーザ光を用いる。そして、ＥＯ／ＭＯ結晶底面にて反射して戻ってきた変調光を、受光器を用いて電気信号に変換することで回路から発生する電界／磁界の強度を測定できる。
【００３０】
本実施形態により、光学結晶中を伝搬する光の広がりを抑えることができ、変調光の損失を減少させるので、プローブの空間分解能を損なうことなく感度を向上させることが可能となる。
【００３１】
また、先端が微小な高感度ＥＯ／ＭＯプローブが実現するため、電子機器内部の高密度実装領域で電界／磁界計測が汎用的に行えるようになる結果、信号、ノイズの詳細評価が可能となり、電気的に品質の良い回路設計に貢献できる。このため、製品開発におけるリワークを減少させることが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態に係るプローブを機器内部の微小デバイスの動作チェックや故障診断に適用することができるため、製品の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３３】
尚、図１及び図２では、空隙ロッド２が光の伝搬領域１０の周りを正六角形状に２重に取り囲んでいる例を示したが、空隙ロッド２の数を更に増やして幾重にも取り囲む形態としても良い。空隙ロッド２の数が増加するほど伝搬領域１０において、光を低損失で伝搬させることができる。また、図１及び図２では、各空隙ロッド２の形状を円柱状としているが、多角形状としても差し支えない。
【００３４】
また、上述した実施形態では、図３に示すように、複数の空隙ロッドにより成る六角形状に隣接する空隙ロッドの中心間距離ａと、内側の六角形状に設けられた空隙ロッドと外側の六角形状に設けられた空隙ロッドであって隣接する空隙ロッドの中心間距離ｂと、が等しい例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、六角形状において隣接する空隙ロッドの中心間距離ａと上記隣接する空隙ロッドの中心間距離ｂが異なっていてもよい。すなわち、光伝搬領域を中心とした場合に、内側の六角形状に設けられた空隙ロッドが内側の六角形状で隣接する空隙ロッドの中心間距離ａと、外側の六角形状に設けられた空隙ロッドが外側の六角形状で隣接する空隙ロッドの中心間距離ａが等しければよく、内側の六角形状に設けられた空隙ロッドと外側の六角形状に設けられた空隙ロッドであって隣接する空隙ロッドの中心間距離ｂは異なっていても、本実施形態に良好に適用することが可能である。
【００３５】
さらに、上述した例では空隙ロッドを六角形状に設ける例を挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、空隙ロッドを他の多角形状や円状に設けるようにしてもよい。また、複数の空隙ロッドで形成される形状は必ずしも相似でなくてもよく、例えば、光伝搬領域に最も近い１重目の空隙ロッドは六角形状に設けられており、２重目の空隙ロッドは円状に設けられており、３重目の空隙ロッドは八角形状に設けられていてもよい。また、複数の空隙ロッドにより形成される多角形などの形状が光伝搬領域を中心としている例を示したが、これに限定されるものではない。尚、空隙ロッドにより形成される形状は１重でもよく、光学結晶に少なくとも３つの空隙ロッドを設けることで、上述した本発明の効果を生じ、上述した課題を解決することが可能である。
【００３６】
（実施形態２）
図５は、本実施形態に係るプローブの例を示す。図示するように、本実施形態に係るプローブは、光の伝搬領域の周りに、複数の空隙ロッド２が隣接する空隙ロッド２の中心間距離が等しくなるように形成されたＥＯ／ＭＯ結晶１に、光ファイバが接続された形態であって、光ファイバ型電界／磁界プローブである。このような形態のプローブの場合、レーザ光が光ファイバのコア４中を伝搬し、ＥＯ／ＭＯ結晶１の伝搬領域を往復して再びコアに戻る。
【００３７】
本実施形態に係るプローブを比測定回路上に配置することで変調光を低損失で受光できるため、高感度に電界／磁界を検出することが可能となる。
【００３８】
尚、光伝搬領域の周りの少なくとも１重以上の六角形状に形成された空隙ロッドにおいて、六角形状で隣接する空隙ロッドの中心間距離ａが等しければよく、六角形状で隣接する空隙ロッドの中心間距離ａと内側の六角形状に設けられた空隙ロッドと外側の六角形状状に設けられた空隙ロッドであって隣接する空隙ロッドの中心間距離ｂとが異なっていてもよい。また、空隙ロッドによって光伝搬領域の周りに形成される形状は六角形に限定されない。
【００３９】
（実施形態３）
図６は、本実施形態に係るプローブの例を示す。図示するように、本実施形態に係るプローブは、上記図５に示した光ファイバ型電界／磁界プローブにおいて、ＥＯ／ＭＯ結晶１の底面に光反射膜５を設けた構造となっている。
【００４０】
本実施形態により、光学結晶底面に光反射膜を形成するので、底面における光の空気への漏れを抑えることができ、変調光をさらに低損失で受光することが可能となる。
【００４１】
（実施形態４）
図７は、本実施形態に係るプローブの例を示す。図示するように、本実施形態に係るプローブは、上記図５に示した光ファイバ型電界／磁界プローブにおいて、ＥＯ／ＭＯ結晶１の底面とレーザ光が入射する表面にも光反射膜５を設けた構造となっている。
【００４２】
本実施形態により、光学結晶の対向する２面に光反射膜を形成することで共振器構造が実現され、光を光学結晶中で多重反射させることが可能となる。このようなプローブを比測定回路上に設置した場合、光が光学結晶中の伝搬領域で多重反射する結果、変調光が増幅され、上記実施形態３に示したプローブよりも更に高感度に電界／磁界を検出することが可能となる。
【００４３】
（実施形態５）
図８は、本実施形態に係るプローブの例を示す。図示するように、本実施形態に係るプローブは、光ファイバ型電界／磁界プローブにおいて、通常の光ファイバの代わりにコア拡大型の光ファイバを用いた形態となっている。上記ファイバは、端部でコア径が徐々に拡大する構造を有している。
【００４４】
本実施形態により、光学結晶の光伝搬領域の径をファイバ端面のコア径と同程度とし光学結晶とファイバを接続することで、電界／磁界に対して感度を持つ光路の体積を増加させることができ、通常の光ファイバを用いる場合よりも高感度に電界／磁界を検出することが可能となる。
【００４５】
図９は、本実施形態に係るプローブにおけるＥＯ／ＭＯ結晶１に形成する空隙ロッド２のうち、隣接する空隙ロッド間の距離を決める方法例を説明するための図であり、バンド構造の概念図を示す。図１０は、本実施形態に係るプローブにおけるＥＯ／ＭＯ結晶１に形成する空隙ロッド２のうち、隣接する空隙ロッド間の距離を決める方法例を説明するための図であり、ＥＯ／ＭＯ結晶１の上面を示す。
【００４６】
図１０に示すようなＥＯ／ＭＯ結晶１の光伝搬領域１０の周りに隣接する空隙ロッド２の中心間距離が等しくなるように複数の空隙ロッド２を設けた構造に対し、周波数と波長の関係を示すバンド構造を計算する。その概念図を図９に示す。計算パラメータは、光の自由空間中の周波数ｆ、ＥＯ／ＭＯ結晶中の波長λ、隣接する空隙ロッドの中心間距離ｄである。バンド構造において、禁止領域中に光の伝搬が許される領域ができる。隣接する空隙ロッドの中心間距離ｄは、用いるレーザ光の周波数ｆと結晶中での波長λとを鑑みて、当該領域内に相当する値とすればよい。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。尚、以下に示すのは例であり、これに限定されるものでないことは言うまでもない。
【００４８】
本実施例のプローブは、例えば、上述した図７のような光ファイバ型電界／磁界プローブである。ＥＯ／ＭＯ結晶１を、例えば、平面サイズ３００ミクロン角、厚み５０ミクロンとなるよう切削、研磨した後、光反射膜として誘電体多層膜を結晶の２面に蒸着する。その後、ＥＯ／ＭＯ結晶１に光反射膜も貫通する形で空隙ロッド２を少なくとも３つ以上形成する。
【００４９】
空隙ロッド２は、例えば、レーザ加工技術を用いて形成する。ＥＯ／ＭＯ結晶１の光伝搬領域１０の径を例えば通常の光ファイバのコア径と同程度の１０ミクロンとし、その周りに空隙ロッド２を例えば上記図１及び図２のように三角格子状に形成する。隣接する空隙ロッドの中心間の距離ｄは、上述のように、結晶に対するバンド構造から決定すればよい。その後、光ファイバとＥＯ／ＭＯ結晶１を、コア４とＥＯ／ＭＯ結晶１中の光伝搬領域１０が直線状に繋がるように接続すればよい。接続には光に対して透明な、例えばエポキシ樹脂系接着材を用いる。
【００５０】
用いるＥＯ結晶としては、例えば、ＥＯ効果（ポッケルス効果）の大きなＢＳＯ、ＬＴＯ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＰＺＴ、ＤＡＳＴなどが有効である。また、ＭＯ結晶としては、例えば、ＭＯ効果（ファラデー効果）の大きなＹＩＧやＢｉ置換型ＹＩＧなどのガーネット結晶が有効である。
【００５１】
本実施形態により、先端が微小な高感度ＥＯ／ＭＯプローブが実現するため、電子機器内部の高密度実装領域で電界／磁界計測が汎用的に行えるようになる結果、信号、ノイズの詳細評価が可能となり、電気的に品質の良い回路設計に貢献できる。このため、製品開発におけるリワークを減少させることができる。
【００５２】
さらに、当該プローブを機器内部の微小デバイスの動作チェックや故障診断に適用することができるため、製品の信頼性を向上させることができる。
【００５３】
以上好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述したプローブ、光学結晶、プローブの製造方法及び光学結晶の製造方法に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるということは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の活用例として、実装電気設計支援ツールあるいは回路故障診断ツールとしての電界・磁界プローブが挙げられる。すなわち、ＬＳＩ上やＬＳＩパッケージ周辺で本発明のプローブを用いて電界・磁界計測を行い、電気設計にフィードバックするための情報を獲得する、あるいは回路の動作検証を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１    ＥＯ／ＭＯ結晶
２    空隙ロッド
３    クラッド
４    コア
５    光反射膜
６    コア拡大部
７、８    結晶中を伝搬する光
９    電界／磁界に対して感度を有する光路の領域
１０    ＥＯ／ＭＯ結晶中の光の伝搬領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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